TILED Questionnaire

Para la definición de la geometría, de las estructuras, que se utilizarán en los ensayos

biaxiales, para estudiar el efecto de la resistencia de las estructuras sobre la

resistencia y modo de falla en taludes con conjuntos de estructuras no persistentes, se

de material intacto, probetas con la mima geometría que las que se utilizarán en los

ensayos biaxiales. De este modo, se pretende definir, la resistencia a compresión

simple de estas probetas, y en función de ésta, los confinamientos que se utilizarán

en los ensayos biaxiales. Luego se realizarán ensayos biaxiales sobre estas probetas

de modo de obtener una envolvente de falla y observar el comportamiento del

material ante este tipo de carga.

Se realizaron, en total, 7 ensayos de compresión simple en este tipo de probetas, de

los cuales se descartó uno, por presentar una resistencia muy baja (alrededor de la

mitad de la resistencia promedio) y un modo de falla focalizado en una esquina de la

probeta, lo que indica que el ensayo no se realizó de forma correcta, se presume que

por una mala disposición de la placas de carga la aplicación de esta no fue uniforme.

Los resultados, de los ensayos realizados correctamente, se presentan en la tabla 6.1,

en estos es importante notar que la resistencia promedio es de 84.25 𝑘𝑔

𝑐𝑚2, mientras

que para probetas cilíndricas de 10 cm. de alto y 5 cm. de diámetro la resistencia

obtenida fue de 67.30 𝑘𝑔

𝑐𝑚2, se sabe que, el aumento de resistencia, por confinamiento,

al pasar de probetas cilíndricas a cuadradas es de un 25%, por lo tanto en este caso e

esperaría una resistencia de 84.125 𝑘𝑔

𝑐𝑚2, es decir, en este caso, se cumplió la teoría

de forma casi perfecta, este resultado valida los resultados de ambos ensayos e indica

que el número de ensayos realizados es suficiente. Por otro lado, es importante notar

que, para ensayos en probeta cilíndricas el coeficiente, de variación de la resistencia,

fue de alrededor de un 11%. Mientras que, en probetas prismáticas fue del orden de

mayor que en probeta cilíndricas, este resultado se explica principalmente por ser

éste un ensayo mucho más complejo en cuanto al equipo de aplicación de la cargas

(sistema de placas en serie), el modo de carga, dado que es manual a través de un

gato hidráulico, lo que implica velocidad de carga no uniforme, y porque, para este

ensayo se utilizan probetas considerablemente más grandes, por lo que es más

probable la presencia de imperfecciones.

Tabla 6.1 Resultado ensayo compresión imple en probetas de ensayo biaxial.

Resistencia Kg Resistencia Kg/cm2 Ensayo 1 8239.5 109.86 Ensayo 2 5940.5 79.21 Ensayo 4 6149.5 81.99 Ensayo 5 4553.5 60.71 Ensayo 6 6558 87.44 Ensayo 7 6472.5 86.30 Promedio 6318.91 84.25 Desviación 1084.59 14.461 Coef. variación 0.17 0.17

En estos ensayos, se pudo comprobar que el material se comporta de forma

adecuada. Se puedo apreciar, por ejemplo, que la falla del material es frágil, en la

figura 6.5 se puede apreciar la fragilidad del material, en la cual, se observa

claramente, que al producirse la falla se desprenden trozos de la probeta de forma

violenta. Por otro lado, se aprecia también, que se presenta un modo de falla distinto

al esperado, en este caso, se esperaría un modo de falla por corte, pero los modos de

falla que se presentan parecen ser por tracción. Esto puede deberse a un mal

comportamiento del material, o bien a algún efecto por el modo de aplicación de las

Figura 6.5 Ejemplo falla ensayo biaxial sin confinamiento en probeta de material intacto.

También se puede apreciar el comportamiento frágil del material, en la curva de

tensión deformación, en la figura 6.6, se presenta un gráfico tensión deformación

característico para este tipo de ensayos, en éste se puede ver que la resistencia cae

bruscamente al producirse la falla. Otro detalle importante de notar en esta figura, es

la diferencia de lectura de deformación de los dos transductores de desplazamiento,

dada la forma de estas se distingue un giro de la probeta a lo largo del ensayo, pero

este queda bien corregido al calcular el promedio de las 2 lecturas, ya que están a la

mima distancia del centro.

Figura 6.6 Curva tensión deformación ensayo uniaxial.

Dado el montaje utilizado, la medición de deformaciones horizontales obtenida

directamente de los LTVD no es correcta, ya que, como se puede ver en la figura

6.7, donde se presenta un esquema de la deformación sufrida por la probeta y el

desplazamiento de los puntos de medición de deformaciones, la medición del LTVD

está compuesta por los desplazamientos en los sentidos de las dos tensiones

principales. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -0.05%0.00%0.05%0.10%0.15%0.20%0.25%0.30%0.35%0.40%  (Kg/cm2) e(%)

Tensión-deformación ensayo

uniaxial

Deformación axial promedio LTVD vertical 1

Figura 6.7 Esquema de deformaciones experimentadas por la probeta y medición de los LTVD.

Los confinamientos a utilizar para los ensayos biaxiales serán calculados en todos los caos

con respecto a la resistencia a compresión simple del material intacto en probetas

prismáticas, el promedio utilizado para el cálculo de los confinamientos fue 6250 kgf., esto

debido a que se utilizaron sólo los primeros 5 ensayos para realizar este cálculo. Estos

confinamientos se utilizaron para todos los ensayos, es decir material intacto, fracturas

simples y conjuntos de estructuras. Los confinamientos seleccionados se presentan en la

tabla 6.2.

Tabla 6.2 Confinamientos a utilizar ensayos biaxiales.

Confinamientos Porcentaje ci ci (kg/cm2) Carga (kg) 0% 0 0 5% 4.17 625.0 10% 8.33 1250.0 15% 12.50 1875.0 20% 16.67 2500.0 25% 20.83 3125.0

Utilizando estos confinamientos, se realizó una serie de ensayos biaxiales sobre probetas

Figura 6.8 Resultados ensayo biaxial en probetas de material intacto.

Durante la realización de estos ensayos ensayo se comprobó que la predicción de la

teoría de Mohr-Coulomb tratada en el capítulo anterior se cumple muy bien, dado

que todas las probetas fallaron por un plano perpendicular a los planos de aplicación

de las cargas principal y de confinamiento. Por otro lado el criterio de Mohr-

Coulomb predice un ángulo de fricción nulo, en este caso se obtuvo un ángulo de

fricción de 5°, esto se puede atribuir a confinamientos producido por la fricción entre

las placas que aplican la carga y la probeta. En las figuras 6.9 y 6.10 se muestran

imágenes del modo de falla que se presentó en todos los ensayos biaxiales del

material intacto. y = 1.1523x + 0.9851 R² = 0.9531 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 1/ ci _3/_ci

Resultados ensayos biaxiales

material intacto

Figura 6.9 Vista lateral modo de falla de probetas de material intacto sometidas a compresión biaxial.

Figura 6.10 Vista inferior modo de falla de probetas de material intacto sometidas a compresión biaxial.

Utilizando estos resultados, se definen las geometrías a utilizar para los ensayos de

compresión biaxial con estructuras, se decidió utilizar 2 geometrías diferentes, para

Prudencio (2009) para poder contrastar los resultados. Como segundo criterio se

eligió una geometría de estructuras con un ángulo similar al presentado por la falla

de probetas prismáticas ensayadas a compresión simple y una con un ángulo

diferente.

De esta forma se decidió utilizar una geometría con ángulo de 15° con respecto a 𝜎₁,

con estructuras de 5 cm. y puentes de roca de 2 cm. y la otra con ángulo 45° con

respecto a 𝜎1, con estructuras de 5 cm. y puentes de roca de 2 cm. Un esquema de

estas geometrías se presenta en la figura 6.11.

(a) Geometría 1 (b) Geometría 2

Figura 6.11 Geometría que serán utilizadas durante la investigación.

Estas geometrías son idénticas a las series de ensayos 3 y 5 de Prudencio (2009) por